in-vivo durante a cirurgia de implante coclear como ...

REVISTAFASOAÑO25-Nº2-2018 15

ResumenIntroducción: Los implantes cocleares son disposi-tivos protésicos neuronales utilizados para el trata-miento de las hipoacusias neurosensoriales severas a profundas. La activación de electrodos estimula las células del ganglio espiral y las vías nerviosas. Una estimulación más discreta de subpoblaciones neuronales se puede obtener cuando los electro-dos están más cerca de las células ganglionares en la pared del modiolo. La distancia del electrodo al modiolo podría ser una de las múltiples variables que influyen en el resultado del paciente con un implante coclear. Actualmente no hay un protoco-lo establecido para medir esta distancia. Mediante diversas técnicas de imágenes se puede determinar la posición de la guía de electrodos dentro de la có-clea. La tomografía computada cone beam ha sido validada como una herramienta útil para evaluar la posición de los electrodos luego de la implanta-ción. Tykocinski et al. describieron un modelo de la interfase electrodo-electrolito del implante coclear como una resistencia y un condensador en paralelo, y la resistencia del tejido circundante como una re-sistencia en serie. Realizando un registro detallado de la forma de la curva de voltaje, los datos pueden usarse para calcular la impedancia clínica o total, la resistencia de acceso, la impedancia de polarización y sus subcomponentes: Resistencia de polarización

y capacitancia de polarización. El objetivo de este estudio es determinar si la distancia electrodo mo-diolar de cada uno de los electrodos podría prede-cirse a partir de mediciones de impedancia.Material y método: Los pacientes se separaron en dos grupos de acuerdo al tipo de electrodo implan-tado. Grupo A: Electrodo perimodiolar (CI24RECA /CI512); yGrupoB: Electrodode pared late-ral (CI422 / CI522).Mediante un software especí-ficamente diseñado se realizaron mediciones de la impedancia a fin de calcular sus componentes (re-sistencia de acceso, capacitancia de polarización, re-sistenciadepolarización)previamente,durante,yal final de la inserción. Luego se realizó tomografía cone beam y mediante un análisis imagenológico con planificación virtual postoperatoria, se calculó la distancia electrodo modiolar.Resultados: Se obtuvieron los valores de la impe-dancia eléctrica y la distancia electrodo modiolar. Se analizaron y compararon los valores obtenidos por ambos métodos en ambos grupos. En el grupo A se encontraron menores valores de resistencia de acce-so en comparación con el grupo B, no encontrándose mayores diferencias en los valores de capacitación de polarización ni de resistencia de polarización. En el grupo A se obtuvieron menores distancias de los electrodos al modiolo. Si bien la relación entre resis-

(1) Servicio de ORL. (2) Servicio de Diagnóstico por Imágenes. (3) Servicio de Cirugía Asistida por Computadora.Hospital Italiano de Buenos Aires – C.A.B.A. - Argentina.Mail de contacto: [email protected] de envío: 19 de abril de 2018 - Fecha de aceptación: 11 de julio de 2018.

Otología y Neurotología

Medición de impedancias in-vivo durante la cirugía de implante coclear como predictor de la posición de los electrodos dentro de la cócleaImpedance measures during in-vivo cochlear implantation predict array positioningMedição das impedâncias in-vivo durante a cirurgia de implante coclear como preditor da posição dos eletrodos no interior da cóclea

Dra. Florencia Fernández (1), Dra. Adriana Granson (2), Dr. Lucas Ritacco (3), Dr. Axel Mancino (3), Lic. María Elisa Giraudo (1), Dr. Carlos Boccio (1), Dr. Federico Di Lella (1)

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tencia de acceso y distancia electrodo modiolar fue no estadísticamente significativa, se evidenció una correlación positiva débil, lo cual podría deberse a que la resistencia de acceso se encuentra influenciada por otros factores del medio circundante, y al posible error en las mediciones de la distancia, dado el pe-queño tamaño de los electrodos y los artefactos de ellos en la tomografía.Conclusiones: Es creciente el interés por evaluar la posición final de la guía de electrodos en relación al modiolo. Para evaluar la distancia electrodo modio-lar se puede utilizar la tomografía cone beam posto-peratoria, con técnicas de fusión de imágenes con tomografía multislice preoperatoria. La medición de la impedancia y sus componentes podría relacio-narse con la posición final de los electrodos, siendo éste un método nuevo que se encuentra en estudio y perfeccionamiento para su utilización como he-rramienta tanto en la evaluación intra como posto-peratoria en la cirugía de implante coclear.Palabras clave: Implante coclear, impedancia eléc-trica, posición del electrodo, tomografía computada cone beam.

AbstractIntroduction: Cochlear implants are neuronal prosthetic devices used for the treatment of severe to profound sensorineural hearing loss. The activa-tion of electrodes stimulates spiral ganglion cells and nerve pathways. A more discrete stimulation of neuronal subpopulations can be obtained when the electrodes are closer to the ganglion cells in the modiolus wall. The distance from the electrode to the modiolus could be one of the multiple varia-bles that influence the outcome of the patient with a cochlear implant. Currently there is no establis-hed protocol to measure this distance. By means of various imaging techniques, the position of the electrode guide inside the cochlea can be determi-ned. Cone beam computed tomography has been validated as a useful tool to evaluate the position of the electrodes after implantation. Tykocinski et al., described a model of the electrode-electrolyte interface of the cochlear implant as a resistance and a capacitor in parallel, and the resistance of the su-rrounding tissue as a series resistance. By making a detailed record of the shape of the voltage curve, the data can be used to calculate the clinical or total impedance, the access resistance, the polarization impedance and its subcomponents: polarization re-sistance and polarization capacitance. The objective of this study is to determine if the electrode distance modiolar of each of the electrodes could be predic-ted from impedance measurements.

Material and method: Patients were separated into two groups according to the type of implanted elec-trode.GroupA:Perimodiolarelectrode(CI24RECA/CI512);andGroupB:Sidewallelectrode(CI422/CI522).Usingspecificallydesignedsoftware,impe-dance measurements were made in order to calcu-late its components (access resistance, polarization capacitance,polarizationresistance)before,during,and at the end of the insertion. Then a cone beam tomography was performed and through imaging analysis with postoperative virtual planning, the electrode modiolar distance was calculated.Results: The values of the electrical impedance and the modiolar electrode distance were obtained. The values obtained by both methods were analyzed and compared in both groups. In group A, lower values of access resistance were found in compari-son with group B, with no greater differences in the values of polarization capacitance or polarization resistance. In group A, shorter distances from the electrodes to the modiol were obtained. Although the relation between access resistance and distance modiolar electrode was not statistically significant, a weak positive correlation was evidenced, which could be due to the fact that the access resistance is influenced by other factors of the surrounding environment, and the possible error in the distance measurements, given the small size of the electro-des and their artifacts in the tomography.Conclusions: There is growing interest in evalua-ting the final position of the electrode guide in rela-tion to the modiol. To evaluate the modiolar electro-de distance, postoperative cone beam tomography can be used, with image fusion techniques with preoperative multislice tomography. The measure-ment of the impedance and its components could be related to the final position of the electrodes, this new method being studied and refined for use as a tool in both intra and postoperative evaluation in cochlear implant surgery.Key words: Cochlear implant, electrical impedance, electrode position, cone-beam computed tomogra-phy.

Resumo:Introdução: Os implantes cocleares são dispositivos protéticos neuronais utilizados no tratamento da perda auditiva neurossensorial severa a profunda. A ativação de eletrodos estimula as células ganglio-nares espirais e as vias nervosas. Uma estimulação mais discreta de subpopulações neuronais pode ser obtida quando os eletrodos estão mais próximos das células ganglionares na parede do modíolo. A distância do eletrodo ao modíolo pode ser uma das


múltiplas variáveis que influenciam o resultado do paciente com implante coclear. Atualmente não há protocolo estabelecido para medir essa distância. Por meio de várias técnicas de imagem, a posição do guia do eletrodo dentro da cóclea pode ser deter-minada. A tomografia computadorizada por feixe cônico foi validada como uma ferramenta útil para avaliar a posição dos eletrodos após o implante. Tykocinski et al. Descreveu um modelo da interface eletrodo-eletrólito do implante coclear como uma resistência e um capacitor em paralelo, e a resistên-cia do tecido circundante como uma resistência em série. Realizando um registo detalhado da forma da curva de tensão, os dados podem ser usados para calcular a impedância clínico ou total, a resistên-cia de acesso, a impedância de polarização e seus subcomponentes: resistência de polarização e capa-citância de polarização. O objetivo deste estudo é determinar se a distância modiolar do eletrodo de cada um dos eletrodos poderia ser prevista a partir de medidas de impedância.Material e método: Os pacientes foram separados em dois grupos de acordo com o tipo de eletrodo implantado. Grupo A: eletrodo perimodiolar (CI-24RECA /CI512); eGrupoB: eletrododeparedelateral(CI422/CI522).Utilizandosoftwareespecifi-camente projetado, medições de impedância foram feitas para calcular seus componentes (resistência de acesso, capacitância de polarização, resistência à polarização)antes,duranteeno finalda inserção.Em seguida, foi realizada uma tomografia compu-tadorizada de feixe cônico e, por meio de análise de imagens com planejamento virtual pós-operatório, calculou-se a distância eletrodo-modiolar.Resultados: Os valores da impedância elétrica e da distância do eletrodo modiolar foram obtidos. Os valores obtidos pelos dois métodos foram ana-lisados e comparados nos dois grupos. No grupo A, menores valores de resistência de acesso foram encontrados em comparação ao grupo B, sem maio-res diferenças nos valores de capacitância de po-larização e resistência à polarização. No grupo A, menores distâncias dos eletrodos ao modiol foram obtidas. Embora a relação entre resistência de aces-so e distância eléctrodo modiolar não foi estatisti-camente significativo, uma correlação positiva fraca foi encontrado, o que pode ser devido resistência de acesso é influenciado por outros factores do am-biente circundante, e o possível erro na medição da distância, dado o pequeno tamanho dos eletrodos e seus artefatos na tomografia.Conclusões: Há um crescente interesse em avaliar a posição final do guia do eletrodo em relação ao mo-diol. Para avaliar a distância do eletrodo modiolar, a tomografia por feixe cônico pós-operatória pode

ser utilizada, com técnicas de fusão de imagens com tomografia multislice pré-operatória. A medida da impedância e seus componentes poderiam estar re-lacionados à posição final dos eletrodos, sendo este novo método estudado e aperfeiçoado para sua uti-lização como ferramenta tanto na avaliação intra e pós-operatória em cirurgia de implante coclear.Palavras-chave: Implante coclear, impedância elé-trica, posição do eletrodo, tomografia computadori-zada de feixe cônico.

IntroducciónLos implantes cocleares (IC), son dispositivos

protésicos neuronales implantables quirúrgicamen-te utilizados para el tratamiento de las hipoacusias neurosensoriales severas a profundas. La activación de electrodos estimula el ganglio espiral y las vías nerviosasqueseramificanalacócleadesdeelner-vio auditivo.(1)

Los dispositivos de IC disponibles en la actuali-dad brindan resultados notables en la gran mayoría de los usuarios con un reconocimiento correcto de oracionespostoperatoriopromediosuperioral70%para los implantados unilateralmente, y más del 80%paralosimplantadosbilateralmente.(2)A pesar deesteéxito,unnúmerosignificativodeusuariossebeneficiaenmenormedidaylarestauracióndela audición normal es difícil de alcanzar, aún para los usuarios con mejor rendimiento. La interacción entre los electrodos y las terminales nerviosas es un ejemplo de este problema, que a pesar de las mejo-rassignificativasrealizadasenelhardwareyelpro-cesamiento de la señal, sigue siendo un desafío.(3,4)

Una estimulación más discreta de subpoblacio-nes neuronales se podría obtener cuando los elec-trodos estimulantes están más cerca de las células del ganglio espiral que se encuentran dentro de la paredmedialdelaescalatimpánica(modiolo).Loselectrodos que hacen contacto con el mismo, pue-den proporcionar campos eléctricos más pequeños de estimulación. Además, la estimulación a menor distancia de las células ganglionares probablemen-te requiera una menor energía de estímulo, lo que promoveríaunaadministracióndeenergíamásefi-ciente y una mayor duración de la batería.(5) Se su-pone que una posición perimodiolar de los electro-dos más cercana a los elementos neurales puede dar como resultado umbrales de estímulo más bajos, un rango dinámico más amplio y una mejor separación decanales.Algunosdeestosbeneficiossehande-mostrado en la cóclea del gato en estudios de Black etal.(1983)(6)yShepherdetal.(1993).(5)


La guía de electrodos está diseñada de modo que cuando la colocación es óptima, cada electrodo estimula las vías nerviosas correspondientes a un anchodebandadefrecuenciapredefinido.Sinem-bargo en la cirugía, el array se inserta “a ciegas” en la cóclea, guiado sólo por las paredes de las cavi-dades intracocleares en forma de espiral. Dado que laposiciónfinaldeloselectrodosesgeneralmentedesconocida, la única opción al diseñar el mapa de estimulación ha sido suponer que los electrodos es-tán situados de forma óptima en la cóclea y utilizar una tabla de asignación de frecuencias predetermi-nada.(7)

Las técnicas “soft surgery” limitan el trauma du-rante la cirugía, lo que minimiza el crecimiento de tejidofibroso.(8) Sin embargo, está demostrado que a pesar de estos esfuerzos, la impedancia aumenta durante los primeros meses después de la cirugía y luego alcanza un valor estable. (8,9)

El diseño de los electrodos aún continúa evo-lucionandoparadisminuir el trauma intracoclear;sin embargo, no hay uniformidad de opiniones en cuanto a la longitud óptima, el grosor o las propie-dadesdeenrollamiento(wrappingfactor),pero loque sí se sabe es que el daño al modiolo conduce a la degeneracióndelaestructuraneuralyalaosifica-cióncoclear.Ladistanciaelectrodomodiolar(EMD)podríaserunadelasmúltiplesvariablesqueinflu-yen en el resultado del paciente con IC. (10) El elec-trodo de un IC es un factor clave en el rendimiento auditivo, ya que es la interfaz entre el dispositivo y la vía auditiva del receptor. (11)

Las estructuras y las células del ganglio espiral tienen más probabilidades de dañarse en una colo-caciónenlaescalavestibular(SV).Laescalatimpá-nica(ST)esellugaróptimoparalainsercióndeunconjunto de electrodos. O´Connell et al. (12)demostra-ron resultados audiológicos superiores cuando los electrodos se insertan completamente en esta última rampa.Aschendorffycols.(13) evaluaron por primera vez los scores de reconocimiento del habla en fun-ción de la localización en la ST y encontraron peores resultados en pacientes en los que la guía de electro-dos se insertó en la SV o se dislocó de la ST a la SV en comparación con los pacientes donde la matriz de electrodos permaneció en la ST, para hipoacusias de similar tiempo de evolución. Sin embargo, inclu-so para inserciones completamente dentro de la ST, los resultados del habla aún son muy variables (14) y puedenestarinfluenciadospordiferenciasenlaproximidad e integridad de las terminaciones neu-rales y en la interfaz electrodo-neural. (15)

La impedancia eléctrica típicamente se usa para evaluar la integridad de IC después de la implanta-ción, pero investigaciones recientes en la medición de impedancias han obtenido información adicio-nal sobre el entorno del electrodo y la proximidad al tejido adyacente.

Si bien los IC no pueden evaluar las impedancias de forma directa, los valores de la misma pueden obtenerse midiendo el voltaje por telemetría, como loestablecelaleydeOhm(I=V/R).

El enfoque descrito por Tykocinski et al. mode-la la interfase electrodo-electrolito del IC como una resistencia y condensador en paralelo (Zp: impe-danciadepolarización), y la resistenciadel tejidocircundante como una resistencia en serie (Ra: resis-tenciadeacceso).(Fig.1,A)(16)

El método clínico actual de monitorizar las im-pedancias de los electrodos en pacientes sólo puede determinarlaimpedanciatotal(Zt).Utilizandounestímulo eléctrico bipolar de carga equilibrada se mideelpicoasociadodelarespuestadevoltaje(Vt)yseutilizaparacalcularelZtresultante.(Fig.1,B)Sin embargo, la respuesta de voltaje a un estímu-lo eléctrico muestra una estructura más compleja cuandoseregistraporcompleto(Fig.1,C):Hayunaumento brusco en la forma de la onda de respuesta de voltaje al inicio del pulso de corriente, que es la caída de voltaje en el componente resistivo entre el electrodo estimulante y el de retorno: Voltaje de ac-ceso(Va).Estoesseguidoporunacurvadeascensolento, que corresponde a la tensión desarrollada a través de la interface electrodo-electrolito, la ten-sióndepolarización (Vp)del electrodo.El voltajetotal del electrodo es la suma del voltaje de acceso yelvoltajedepolarización(Vt=Va+Vp).(Fig.1,C)(14,16)

Conunregistrosuficientementedetalladodelaforma de onda de voltaje, como proponemos con el software utilizado en este documento, los datos pueden usarse para calcular no sólo la Zt clínica sino también la Ra, la Zp y sus subcomponentes: la resistencia de polarización (Rp) y capacitancia depolarización(Cp).

La Ra surge de la resistividad del entorno ma-sivo del conjunto de electrodos intracocleares, que depende principalmente de la composición de los fluidosdelacóclea,mientrasquelaZpestádeter-minado por la interfaz electrodo-electrolito dentro deunacapamuyestrechaenlasuperficiedelelec-trodo, que depende principalmente de la composi-ción del electrodo y de la matriz celular alrededor del conjunto de electrodos.(14)


También se sabe a partir de estudios con anima-les experimentales que ocurren cambios intraco-cleares después de la implantación coclear, lo que resulta en un aumento de la Zt en el período poste-rior a la implantación. Este aumento generalmente continúa hasta que comienza la estimulación eléc-trica y con frecuencia se estabiliza a partir de enton-ces o disminuye. Se cree que el aumento inicial en la Zt es causado por cambios en la interfaz electrodo-electrolito, lo que aumenta la Zp (a expensas de una reducciónenlaCp).Elcomienzodelaestimulacióneléctrica parece revertir esos cambios, al menos par-cialmente, disminuyendo la Zp. (17,18) La elevación tardía de la Zt se ha demostrado en estudios expe-rimentales, y se correlaciona con la formación de unacápsulade tejidofibrosoalrededorde laguíade electrodos, lo cual aumentaría la Ra. (17,19)

Sin información más detallada, no es posible de-terminar si los cambios en la Zt resultan de la for-macióndeunacápsuladetejidofibrosoalrededorde la guía de electrodos o de cambios en la interface electrodo-electrolito. Por lo tanto, la medición de la Cppuedeusarseparadeterminarlafibrosiscoclearylarespuestainflamatoriacelular.Sinembargo,lamedición directa del componente capacitivo no es posible con la tecnología actual disponible en los implantes cocleares, pero puede calcularse eléctri-camente mediante el uso de diferentes estrategias de simulación y telemetría de voltaje.

Mediante diversas técnicas de formación de imá-genes se puede determinar la posición de la guía de electrodos dentro de la cóclea. La inserción del elec-trodo vestibular, el plegamiento de la punta y el án-gulodeinserción(profundidaddeinserción)puedenevaluarse mediante una vista coclear convencional (rayosX) o una TCde alta resolución (TCMS). Laposición de cada electrodo dentro de la cóclea (guía deelectrodosenSToSV)sólopuededeterminarseusando CT de alta resolución, pero este método a menudo proporciona múltiples artefactos metálicos. Más recientemente, la técnica de la tomografía com-putarizadaConeBeam(TCCB)hasidovalidadaenadultos como una herramienta valiosa para evaluar la implantación postquirúrgica de electrodos, con las ventajas de menos radiación que una CT de alta reso-lución. (20,21,22,23)La TCCB es una herramienta valiosa para la evaluación morfológica del hueso temporal. Su resolución espacial aumentada en comparación con la exploración TCMS (21) podría mejorar la cali-dad de las imágenes de implantes cocleares. Cushing et al. (22)demostraron su capacidad para detectar la cantidad de electrodos insertados en la cóclea y un acodamiento de la guía de electrodos. Si bien el hue-so temporal por sí mismo es muy propicio para la obtención de imágenes por TC, los desafíos de imá-genes adicionales en el contexto del IC incluyen el artefacto que genera una vez que está en su lugar. El software de posprocesamiento debe contar con medios específicos y dirigidos para reducir dichos

Figura 1. Modelo de circuito equivalente para la interface electrodo-neural (A): Ra es la resistencia de acceso, Rp es la resistencia de polarización, Cp es la capacitancia de pola-rización, e i es la corriente. La caída de tensión sobre la Ra se define como la tensión de acceso Va. La impedancia de polarización Zp se obtiene utilizando la tensión de polarización Vp que es la caída de tensión sobre Rp y Cp. (B) Pulso de co-rriente bifásica isobalanceada utilizada para la estimulación. (C) Respuesta de tensión registrada por telemetría con mediciones cada 6 microsegundos.


artefactos, y algunos grupos incluso han utilizado el registro conjunto de imágenes de CT preoperatorias con radiografías postoperatorias para evitar el arte-facto en general. (24)

ObjetivosEl objetivo principal de este trabajo es determi-

nar si los componentes de la impedancia eléctrica de los electrodos del implante coclear medidos en el intraoperatorio tienen relación con la distancia de los electrodos al modiolo.

Adicionalmente nos proponemos determinar si las impedancias eléctricas de los electrodos del implante coclear semodifican con la temperaturay analizar sus valores durante la inserción, compa-rando dos tipos de electrodos (perimodiolares y de paredlateral).Asímismoanalizaremoslaposicióndeloselectrodosenrelaciónalmodiolo(EMD)enambos grupos.

Material y métodoa. Pacientes: Este estudio fue aprobado por el Co-mité de Ética en Protocolos de Investigación en Hu-manos del Hospital Italiano de Buenos Aires (CEPI: ProtocoloN°3.233).Seincluyeronenelpresentees-tudio seis pacientes con diagnóstico de hipoacusia neurosensorial profunda, con anatomía coclear nor-mal, candidatos a recibir un IC. A todos los pacien-tes se les realizó TCMS y una resonancia magnética de conductos auditivos internos como evaluación preimplante coclear. Los pacientes se separaron en dos grupos de acuerdo al tipo de electrodo implan-tado.Grupoelectrodoperimodiolar(CI24RECAoCI512)yGrupoelectrododeparedlateral(CI422oCI522).Se implantaronigualnúmerodepacientesen cada grupo.

b. Implante coclear: En todos los pacientes se uti-lizaron IC marca Cochlear (Cochlear Ltd, Austra-lia)conreceptorestimuladordelaserieFreedomoProfile.Enelgrupoperimodiolarseutilizaronelec-trodos CochlearTM Nucleus® CI24RE Contour Ad-vanceoCI512.Elelectrodocontouradvanceposee22contactosdeplatinoindividualesnumeradosdeproximal(basedelacóclea)adistalcomoE1aE22demaneraconsecutiva;todoselectrodosdemediabandadistribuidosalolargode15mmaintervalosno uniformes, cuyo tamaño varía de manera decre-cientede0,6a0,3mm.Diseñoprecurvadoparaunaposición perimodiolar. Posee dos electrodos extra-cocleares: Una placa de platino unida a la carcasa del receptor/estimulador del implante y un electro-do individual (tipo bola -serie Freedom- o tipo cilín-drico -serieProfile-).Unmarcadorblanco situado

entreloselectrodos10y11,queindicacuándoini-ciar la inserción con técnica advanced off stylet (AOS).

En el grupo de pared lateral se utilizaron elec-trodos finos y rectos CochlearTMNucleus® CI422/CI522 Slim Straight (Cochlear Ltd.,Australia). Elelectrodoslimstraightposee22contactosdeplatinoindividuales numerados de proximal (base de la có-clea)adistalcomoE1aE22demaneraconsecutivadistribuidosalolargode20mm,cuyotamañodecre-cedemanerauniformede0,6mma0,3mmdepro-ximal a distal. Posee dos electrodos extracocleares: Una placa de platino unida a la carcasa del receptor/estimulador del implante y un electrodo individual (tipo bola -serie Freedom- o tipo cilíndrico -serie Profile-).Dosmarcadoresblancos,situadosunoa20mmqueindicaelfinaldelaporciónactivadelaguíadeelectrodos,yotramarcasituadaalos25mm,queindica la máxima profundidad de inserción.

En ambos tipos de electrodos, los contactos del electrodo y la tierra se protegen individualmente dentrodeunavainadesiliconaflexibleyseconec-tan internamente al procesador a través de cables de platino-iridio. Cada electrodo está conectado a una fuente de corriente común, y el procesador tie-neunamplificadorincorporadoconunconvertidoranalógico a digital con una resolución de 16 bits y unafrecuenciadesampleode20KHz.Losdatosre-colectados en la muestra se envían a través de tele-metría desde el imán del implante hasta el procesa-dor y se interpretan con un software especialmente desarrollado por los autores llamado Intraoperative ImpedanceMeasurement(IIM).

c. Mediciones de las impedancias durante el pro-cedimiento quirúrgico utilizando el Software “In-traoperative Impedance Measurement”: A fin dellevar a cabo el análisis propuesto en el objetivo de este trabajo, se diseñó y validó el software “IIM”, mediante el cual se realizaron las mediciones de im-pedancias y sus componentes.

Se utilizarán como parámetros de estimulación constantes los siguientes valores:•Nivel de corriente: 80 (correspondiente a 74.21μAde acuerdo a las especificaciones de la hojadedatosNICv2Software interfacespecificationE11318RD,Cochlear Ltd. en donde i[μA] = 17.5*100255paraelchipsetCIC4).

•Tiempoentrefases:12μS.•Período:333.4μS(frecuenciade3KHz).•Anchodepulso:60μS.

CL


Las mediciones por telemetría se realizaron en el modomonopolar1(MP1),loqueimplicalaestimu-laciónmonopolardecadaunodelos22electrodosintracocleares como cátodo, contra el electrodo in-dividualextracocleardereferencia(ánodo).Duran-te cada estimulación se registrará el voltaje obteni-do midiendo entre el mismo electrodo estimulado y el electrodo de referencia a intervalos cada 6 uS. De estaformaseobtendrán220muestrasporestímulo.(Fig.2)

Para realizar estas mediciones se utilizó un pro-cesador Freedom™ y una interfase POD provistos por la empresa Cochlear LTD y su representante en elpaís(TecnosaludS.A.).Elprocesadorconsubo-bina y cables de conexión fueron colocados dentro de un cobertor estéril para poder ser utilizados en el campo quirúrgico durante el procedimiento de im-plantación.(Fig.3)Todoslosvaloresmedidosporel software y la información de contexto (especial-mente los parámetros utilizados para realizar cada medición individual y el horario) se almacenaronen una base de datos local.

Figura 3. Esquema de medición intraoperatoria.

Se realizó la cirugía del IC en forma conven-cional según la descripción clásica mundialmente aceptada y conocida como cirugía mínimamente traumática de IC. (25) Previamente a la colocación delICensulechoquirúrgico(cazoleta),enlamesade operaciones se realizaron mediciones basales de impedancias con la guía de electrodos y el electrodo de referencia completamente sumergidos en solu-ción salina isotónica estéril a 7°C y luego a 37°C. Dichas mediciones permitieron normalizar los va-lores obtenidos a valores de referencia y descartar la posible variación de la impedancia eléctrica oca-sionada por la variación en la temperatura. A con-tinuaciónsecolocóyfijóelreceptor/estimuladorensuposicióndefinitivaenelpaciente,yseprocedióala inserción parcial del electrodo a través de la ven-tanaredondaampliada(electrodosperimodiolares)hasta el primer marcador blanco de la guía de elec-trodos(Fig.4A),apartirdeesemomentoconelim-plante conectado al procesador, se realizó la primer mediciónde impedanciasde losprimeros12elec-trodos(enloselectrodosContourAdvance)ydelos22electrodos(enloselectrodosSlimStraight)reali-zando10medicionesdevoltajeporcadaestímulo(loque representaun totalde 220mediciones), alcompletar la inserción de la guía de electrodos (Fig. 4ByC),serealizóelselladoyfijacióndelmismocon músculo, y se realizó una segunda medición de impedancias in vivo con el electrodo en su posición final.Luego,secompletóelcierredelacirugíahastasufinalización,momentoenelcualserealizóunatercera medición de impedancias.

Figura 2. Secuencia de estimulación (verde) y medición (azul) para el cálculo de la impedancia. Se estimulan y miden se-cuencialmente uno a uno los 22 electrodos.


Figura 4. Representación esquemática de la inserción de electrodos: A y B perimodiolares. A: inserción hasta la marca blanca. B inserción completa. C: electrodos de pared lateral, inserción completa.

Figura 5. Análisis de la respuesta de voltaje y ecuaciones para el cálculo de Ra (1), Cp (2) y Rp (3).

d. Cálculo de los componentes de la impedancia: Resistencia de acceso e impedancia de polariza-ción: Con los datos obtenidos mediante el software IIM y las secuencias anteriormente descritas, se rea-lizó el cálculo de los componentes de la impedancia Ra, Cp y Rp. Mediante un análisis matemático, po-demos calcular Ra teniendo en cuenta la fase rápida

de ascenso del voltaje que ocurre inmediatamente después de aplicar el estímulo (Va y ecuación 1 en laFig.5)encadaelectrodoespecíficoenmodomo-nopolar. Para el cálculo de Cp utilizamos la pen-diente de la curva exponencial negativa después del aumento inicial de voltaje. En base a la tangente del ángulotheta(θ)podemoscalcularCp(Fig.5ecua-ción 2). El componente de polarización resistiva(Rp)esmásdifícildecalcular,perobasadoenqueVt=Va+Vp,yqueVpesunacurvaexponencialne-gativa que comienza después de Va, aproximamos el valor de Rp usando un algoritmo de aproxima-ciónsucesiva.(Fig.5,ecuación3)

e. Medición de la distancia de los electrodos al modiolo por tomografía computada: A todos los pacientes incluídos en el estudio se les realizó una TCMS previamente al IC de ambos huesos tempo-rales en un tomógrafo multislice Toshiba Aquilion One de trescientos veinte filas de detectores, concortesde0,5mmdeespesorcada0,25mmdecorri-dademesa,con120KV,225mA,FOV90mmyalas48horasposterioresa lacirugíase lesrealizóunaTCCBconequipoArtsZeego(Siemens)deamboshuesos temporales con adquisición volumétrica tri-dimensional,DYNAAUT20sDCT,70Kv,200mA.

Los dos estudios fueron fusionados a través de un algoritmo iterativo de registración rígida por descenso de gradiente, con interpolación lineal en-tre vóxeles, y empleando como métrica entre imá-genesMattesMutualInformation.(26) Contando con ambos estudios registrados en el mismo escenario de planeamiento virtual se posibilita la localización de los electrodos en la TCCB posquirúrgica, para luego medir sus distancias a la anatomía del pacien-te en la TCMS prequirúrgica.

Luego dos médicos especialistas en diagnóstico por imágenes expertos realizaron el análisis de las imágenes para estimar la EMD de cada electrodo dentro de la cóclea mediante la siguiente sistemá-tica:

1. La evaluación de la anatomía y las mediciones de la cóclea se realizaron en la TCMS prequirúrgica, debido a que en la TCCB posquirúrgica los artefac-tos que provocan los electrodos impiden la correcta valoración del modiolo. Mediante un negativo de la imagen en la TCMS preoperatoria (para tener mejor contraste)enelplanooblicuocoronaltransmodio-lar, siguiendo el eje largo de la cóclea, se midió la distancia desde la pared perimodiolar hasta la pa-red lateral, obteniendo el diámetro del conducto coclear (DC), desde la rampa basal hasta el ápex.(Fig.6)


2. Los electrodos se localizan en la TCCB en el con-trolposquirúrgico.(Fig.7)

3. En la TCCB posquirúrgica se buscó la posición de cada uno de los electrodos en el eje axial, en un plano paralelo al eje sagital y perpendicular al eje coronal del modiolo, para medir la distancia des-de el extremo medial del electrodo hasta la pared lateraldelconductococlear(EPL).(Fig.8)Ademásse realizó la localización y reconstrucción tridimen-sional de la guía de electrodos a partir de la TCCB posquirúrgica y posterior superposición con TCMS preoperatoria.(Fig.9)

DebidoaqueconlaTCCBesdificultosa lava-loración de la pared modiolar, por el artefacto ge-nerado por el IC, se calculó la distancia desde cada electrodo hasta el modiolo mediante un cálculo que consiste en restar del DC obtenido en la TCMS preoperatoria la EPL obtenida en la TCCB postqui-

rúrgica, obteniendo la distancia desde el electrodo al modiolo (EMD) para cada uno de los 22 elec-trodos de los 6 pacientes incluidos en el estudio (EMD=DC-EPL).

f. Análisis de los datos y cálculos estadísticos: Se realizó un análisis descriptivo de los datos. Los va-lores de las mediciones se expresaron como media-na e intervalo intercuartílico 25-75% omediana ydesviación estándar según la distribución observa-da. El análisis estadístico se realizará utilizando el softwareSPSSversión15.0(IBM,NY-EE.UU.).Seestablecióunniveldesignificacióninferioral1%.

ResultadosSe realizaron las seis cirugías sin complicacio-

nes, lográndose la inserción completa en todos los casos. Durante las mismas se realizaron las medi-ciones de impedancias utilizando el software IMM

Figura 7. TCCB de la cóclea en el plano coronal oblicuo donde se visualiza la posición de todos los electrodos.

Figura 6. TCMS preoperatoria en el plano oblicuo coronal transmodiolar, siguiendo el eje largo de la cóclea para la medición del diá-metro del conducto coclear desde la rampa basal hasta el ápex. Se prefiere el negativo debido al mayor contraste.


y luego se realizó TCCB a todos los pacientes y se calculó la EMD en cada electrodo en cada paciente implantado.

Impedancias:Se realizaron mediciones de manera basal en so-

lución salina isotónica estéril en la mesa de opera-

Figura 8. Medición de la distancia desde el extremo medial de cada electrodo hasta la pared lateral del conducto coclear (EPL).

Figura 9. Localización y reconstrucción tridimensional de la guía de electrodos a partir de la TCCB posquirúrgica y posterior superpo-sición con TCMS preoperatoria.


ciones previamente a la inserción a 7°C y luego a 37°C. Se encontró una diferencia importante de los valores de Ra, siendo mayor a mayor temperatura. (Fig. 10)Lamedianade la resistenciade acceso a7°Cseobservóen2.963ohms(DS:1232),mientrasquelamedianaa37°Csesituóen4.632ohms(DS:1013)respectivamente.Sinembargolosvaloresdelaimpedanciadepolarización(CpyRp)nomostra-ron variaciones importantes.

A continuación se realizó la medición de impe-dancia y sus componentes con el electrodo parcial-

mente insertado en la cóclea del paciente (primera marcablanca)yobservamosque losvaloresde laRasonlosquevaríanmássignificativamenteysen-siblemente descienden de manera importante en aquellos electrodos que han ingresando al interior de la cóclea en comparación con aquellos que aún se encuentran fuera de la misma. La mediana de los valores de la Ra de los electrodos que ya están dentro de la cóclea al momento de la medición en lamarcablanca(E22alE11inclusive)fuede2.924ohms(DS:603)encomparaciónconlamedianadelos valores de Ra de los electrodos que se encuen-tran fuera de la cóclea hasta ese momento de inser-ción(E10alE1)cuyovalorfuede7.921ohms(DS:2391)enpromedioenlospacientesestudiadosconestasmediciones(n=3,yaquelamitadfueimplan-tadoconelectrodosperimodiolaresCI24RECAquecuentanconlamarcablancaamitaddeinserción).(Fig.11)

Figura 11. Esquema que muestra representados en prome-dio los valores de la Ra en dos momentos de la cirugía del implante coclear: A) inserción parcial de la guía de electrodos hasta la marca blanca en el modelo perimodiolar, en donde los electrodos 22 al 11 han ingresado a la cóclea y el resto aún permanece fuera de la misma, momento en el que comenzará a realizarse la inserción con técnica AOS; y B) inmediatamen-te al final de la inserción y luego de haber fijado la guía de electrodos sellando la ventana redonda y el resto de cables en la cavidad mastoidea. Nótese la diferencia en los valores de Ra entre los electrodos que están dentro y fuera de la cóclea (n=3).

Figura 10. Diagrama en cajas que muestra los valores de la Resistencia de Acceso (Ra) y su relación con la temperatura en electrodos Cochlear Nucleus CI24RECA/CI512 y CI422/522, medidos en modo MP1 con la guía de electrodos y el electrodo de referencia completamente sumergidos en solución salina isotónica a 7°C y a 37°C respectivamente (n= 6 pacientes, total 132 electrodos).

Figura 11.


En relación al valor de las impedancias eléctricas ysuscomponentesalfinalizar la inserción, seob-servó diferencias de acuerdo al tipo de electrodo en ambos grupos. El valor que más varió fue el valor de la resistencia de acceso Ra, siendo menor en el grupo de pacientes con electrodo perimodiolar en comparaciónconelgrupodeparedlateral.(Fig.12)

Distancia de los electrodos al modiolo:SemidieronlasEMDdecadaunodelos22elec-

trodos en ambos grupos de pacientes implantados. Se encontró una distribución de distancias variables en ambos grupos, siendo comparativamente menor en aquellos pacientes implantados con electrodos perimodiolares.(Fig.13)

Relación entre distancia de los electrodos al modiolo y los valores de impedancia:

Siguiendo el análisis de los resultados, realiza-mos la correlación entre los valores de impedancia y sus componentes obtenidos al final de la inser-ción, con la distancia de los electrodos a la pared delmodiolomedidaporTCCB.(Fig.14)LaRafueel componente de la impedancia que más se rela-ciona con la distancia al modiolo, encontrando la correlaciónquemostramos en el siguientegráficode dispersión:

La muestra del presente trabajo incluye a 6 pa-cientes, cadauno tiene implantados 22 electrodosenlaguíadeelectrodos,loquesumauntotalde132electrodos con sus respectivos valores de Ra y sus correspondientes distancias al modiolo. El test de correlacióndePearsonesde0,375conunR2=0,141,conunvalordep>0,1.

DiscusiónImpedancia y sus componentes en relación a la temperatura:Es bien conocido que la temperaturamodifica

los valores de impedancias eléctricas en los circui-tos RC. De igual manera, nosotros demostramos en estetrabajo,quelosvaloresdeRasemodificancon-siderablemente en función de la temperatura, fac-tor que debe tenerse en cuenta en la interpretación de los valores de las impedancias obtenidas en pa-cientesenlaprácticaclínica,yaquemodificacionestransitorias de las mismas, pueden observarse en pacientes con variaciones de su temperatura corpo-ral(hipertermiaporejemplo).

Valores de impedancia durante la inserción:Dos análisis se desprenden de los valores de

impedancia durante la inserción, si analizamos la

impedancia con respecto a los electrodos que se en-cuentranfueradelacóclea(electrodo1al10)yloselectrodos que ingresaron dentro de la misma (11al22), podemos inferir que los valores de Ra descienden de manera considerable en aquellos electrodos que han ingresando al interior de la cóclea, y teniendo en cuenta que la medición de los mismos lleva ape-nas unos segundos, se podría proponer el monito-reo dinámico de la Ra durante la inserción, lo cual podría ayudarnos a predecir el número de electro-dos insertados dentro de la cóclea en tiempo real.

Figura 12. Diagrama en cajas que muestra la distribución de los valores de Ra al final de la inserción en los dos grupos de pacientes implantados.

Figura 13. Diagrama en cajas que muestra la distribución de las distancias de los electrodos de ambos grupos.

Figura 14. Gráfico de dispersión que muestra la correlación entre EMD y Ra.


Elsegundoanálisisserefierealmomentodelaremoción completa del estilete, donde el electrodo adoptasuposiciónfinal,acercándosealmodiolo.Elcomponente clave de esta interface es la posición o la geometría de la guía de electrodos con respecto a la anatomía coclear. Según los hallazgos de Giar-dina et al.(27) el componente Ra de la impedancia aumenta tanto con la inserción en profundidad del electrodo y la proximidad a estructuras adyacentes similar a los reportes de Tan et al. y Pile et al., ellos demostraron un incremento en la impedancia total y en el componente Ra luego de la remoción del es-tilete del electrodo. El movimiento del electrodo ha-cia el modiolo luego de la extracción del estilete se asocia a incremento del valor de impedancia, espe-cialmente medido en modo monopolar. (2829) Estos hallazgos podrían ser de utilidad para ser utiliza-dos como guía para el monitoreo de la inserción, ya que si se detecta un incremento de la impedancia, podría corresponder al contacto del electrodo con estructuras cocleares.

En contraste con estos hallazgos, en nuestro es-tudio se evidenció un menor valor fundamental-mente de Ra en el grupo de pacientes con electro-dos perimodiolares en comparación con el grupo de pared lateral. La media de Ra en el grupo perimo-diolar fuede 3.399Ohms (DS: 875),mientras queenelgrupodeparedlaterallamediafuede4.024ohms(DS:1458).Dadoelbajonúmerodepacientesen cada grupo, este análisis es solamente descripti-vo sin poder inferir conclusiones estadísticamente significativa.(VerFig.12enlapág.anterior)

Distancia electrodo modiolar en ambos gru-pos de pacientes:

Los resultados de nuestro estudio, demuestran que los electrodos precurvados poseen EMD me-nor(media0,66mmDS:0,43),encomparaciónconloselectrodosdeparedlateral(media0,99mmDS:0,53).Estoescomparableconloshallazgosenotrostrabajos publicados previamente. (30,31,32)Sin embar-go cabe destacar la variabilidad observada en el rangodeEMD(VerFig.13enlapág.anterior), locualcoincideconloshallazgosdeLongetal.(2014)yDeVriesetal.(2014).(15,33)En general, la trayectoria del electrodo es concordante con el diseño del tipo de guía de electrodos, lo cual determina parcial-mente cuán lejos o cerca del modiolo, y por lo tanto de las células ganglionares, se ubican los electrodos.

Es importante destacar que nuestro análisis de la EMD está basado en cálculos realizados en base aestudiostomográficos,quesibiensondealtare-

solución y matemáticamente fundados (como se ex-plicóprecedentemente enmaterial ymétodos) noestán exentos de error, librados a la subjetividad del operador.

Componentes de la impedancia eléctrica intraoperatoria y su relación con la distancia de los electrodos al modiolo:

En el estudio realizado por Giardina et al. (27)cita-do anteriormente se encontró que los componentes de la impedanciadepolarización,específicamenteRp y Cp, juegan un rol mínimo en la evaluación de la posición de los electrodos en el modelo acrílico de cóclea, siendo la resistencia de acceso el com-ponente de mayor utilidad para inferir la posición de los electrodos. En nuestro trabajo, al evaluar la correlación entre la EMD y el componente Ra de la impedancia, encontramos que si bien la misma resulta estadísticamente no significativa (p>0,1),existe entre ambos factores una correlación positiva débil. Esto puede deberse a que ambas variables se encuentraninfluenciadaspordiferentesfactores.Laresistencia de acceso presenta cambios de acuerdo a la composición del medio circundante, que pue-den producirse luego del abordaje quirúrgico a la cóclea (cocleostomía, ventana redonda, ventana re-dondaextendida)y factores correspondientes a la inserción del electrodo (velocidad de inserción, tipo deelectrodo,usodedrogas,etc.).(34,35) Además otro factor de sesgo podría ser atribuido a la medición de la EMD, ya que los electrodos más apicales po-seenundiámetrode0,3mm,porlotantopequeñasvariaciones en la localización de los mismos pueden ocasionar grandes variaciones en el cálculo de las distancias.

Por otra parte los cálculos de la Ra están basados en la corriente total suministrada por el implante, sin tener en cuenta la dispersión que sufre la mis-maenotrasdirecciones(ejelongitudinal)delaST.Sedebería considerar específicamente la corrienteen dirección al modiolo(ejetransversal).Unasolu-ción propuesta para futuros trabajos podría ser la implementación de otros modos de estimulación-medición, como ser common ground, 3 puntos y 4 puntos, que permitirían estimar mejor la corriente modiolar y calcular de manera más precisa el valor de Ra.

ConclusionesEs evidente que las mediciones objetivas con IC

están cobrando un gran interés en los últimos años. La medición de las impedancias y sus componen-


tes in-vivo durante la implantación y como segui-miento diario es todavía un terreno poco explorado y que parecería aportar datos importantes no sólo enrelaciónalestado inflamatoriode lacóclea im-plantada, como demostramos en un trabajo previo recientemente aceptado para su publicación, sino que además mediante este sencillo, rápido y prác-tico método de determinación podríamos estimar mejorlaposicióndefinitivadeloselectrodosensusituación dentro de la cóclea.

Si bien los resultados aquí obtenidos son pre-liminares y en un grupo reducido de pacientes, la mediciónyelcálculodeRainmediatamentealfinalde la inserción podrían estimar la posición de los electrodos en relación al modiolo. A partir del mo-mento de la implantación, el seguimiento diario y periódico con los valores de Ra parecerían estar re-lacionadoscon lafibrosis intracoclearpostimplan-tación. De esta forma, estaríamos avanzando en esta nueva era de los implantes cocleares, cuyo objetivo principal está centrado en lograr mejorar el rendi-miento auditivo de los pacientes que se implanten, comprendiendo y optimizando la estimulación neural(distanciaalmodiolo)comoasítambiénlosmecanismos implicados en la monitorización de la interfase electroneural.

Desarrollos futurosNos encontramos trabajando en una nueva línea

de investigación que permita además estudiar la población de células ganglionares de estos pacien-tes, utilizando el mínimo limen diferencial de inten-sidad como indicador, sumado al análisis complejo de impedancias, respuesta neural y distancia de los electrodos al modiolo medidos por tomografía y si-mulación tridimensional con computadora.

Mediante la utilización de otros modos de esti-mulación y medición, como common ground, me-dición en 3 y 4 puntos, estamos intentando calcular lacorrienteendirecciónalmodioloafindemejorarla sensibilidad en el análisis y la interpretación de estetipodedatos.Esalentadorpensarquedefini-tivamente las impedancias y sus componentes pue-den cada vez más, aproximarnos al paradigma de poder “mirar” el interior de la cóclea implantada.

AgradecimientosLos autores agradecen la colaboración de Co-

chlear LTD y su representante en Argentina Tec-nosalud SA, por su colaboración en el préstamo de sus procesadores Freedom y sus interfase POD para la realización del presente trabajo.

Los autores no manifiestan conflictos de interés.

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